ورقة بيانات شاشة LED طراز LTS-3861JE - ارتفاع الرقم 0.3 بوصة - لون أحمر من مادة AlInGaP - جهد أمامي 2.6 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

شاشة LTS-3861JE هي وحدة عرض رقمية أحادية ذات سبعة مقاطع عالية الأداء، مصممة للتطبيقات التي تتطلب قراءات رقمية واضحة. المكون الأساسي فيها هو مادة أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP)، المسؤولة عن إصدار الضوء الأحمر الساطع المميز. تتميز الوحدة بوجه رمادي فاتح مع علامات مقاطع بيضاء، مما يوفر تباينًا ممتازًا لتحسين قابلية القراءة. بارتفاع رقم يبلغ 0.3 بوصة (7.62 ملم)، تقدم حلاً عرضًا مدمجًا وسهل القراءة مناسبًا لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تم تصميم الشاشة لتكون موثوقة وفعالة. تشمل المزايا الرئيسية استهلاكًا منخفضًا للطاقة، وإخراج سطوع عالٍ، وزاوية مشاهدة واسعة، مما يضمن أداءً ثابتًا من منظورات مختلفة. تستخدم تقنية LED ذات الحالة الصلبة، والتي توفر عمرًا تشغيليًا أطول ومقاومة أفضل للصدمات مقارنة بتقنيات العرض القديمة مثل المصابيح المتوهجة أو شاشات الفلورسنت المفرغة. يتم تصنيف الجهاز حسب شدة الإضاءة، مما يسمح بمطابقة سطوع متسقة في التطبيقات متعددة الأرقام. تشمل أسواقها الرئيسية لوحات التحكم الصناعية، ومعدات الاختبار والقياس، والأجهزة الاستهلاكية، وأجهزة القياس حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر رقمي واضح وموثوق.

2. التعمق في المعلمات التقنية

يتم تعريف أداء LTS-3861JE بمجموعة من المعلمات الكهربائية والبصرية المقاسة تحت الظروف القياسية (Ta=25°C). فهم هذه المعلمات أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة الكهربائية بشكل صحيح وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة لكل مقطع:70 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن تبديدها بأمان بواسطة مقطع مضيء واحد.
• التيار الأمامي الذروي لكل مقطع:90 ملي أمبير. هذا هو الحد الأقصى المسموح به للتيار النبضي، يُحدد عادةً تحت ظروف مثل دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، يُستخدم للتعددية أو التشغيل الزائد المؤقت.
• التيار الأمامي المستمر لكل مقطع:25 ملي أمبير عند 25°C. يتناقص هذا التيار خطيًا بمعدل 0.28 ملي أمبير/°C مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C.
• الجهد العكسي لكل مقطع:5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -35°C إلى +105°C.
• درجة حرارة اللحام:بحد أقصى 260°C لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، مقاسة على بعد 1.6 ملم (1/16 بوصة) أسفل مستوى جلوس المكون.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة المتوسطة (I_V):تتراوح من 320 μcd (الحد الأدنى) إلى 800 μcd (النموذجي) عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 1 ملي أمبير. يقيس هذا السطوع كما يُدركه العين البشرية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):عادة 632 نانومتر عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):عادة 624 نانومتر عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادة 20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي لكل مقطع (V_F):عادة 2.6 فولت (بحد أقصى 2.6 فولت) عند I_F=20 ملي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل.
• التيار العكسي لكل مقطع (I_R):بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.
• نسبة مطابقة شدة الإضاءة (I_V-m):بحد أقصى 2:1. يحدد هذا أقصى تباين مسموح به في السطوع بين مقاطع مختلفة من نفس الجهاز عند I_F=1 ملي أمبير، مما يضمن مظهرًا موحدًا.

3. شرح نظام التصنيف

تستخدم LTS-3861JE نظام تصنيف لشدة الإضاءة. هذا يعني أن الأجهزة يتم اختبارها وفرزها إلى فئات محددة بناءً على ناتج الضوء المقاس عند تيار اختبار قياسي (عادة 1 ملي أمبير أو 20 ملي أمبير). يسمح هذا للمصممين باختيار شاشات ذات مستويات سطوع متسقة، وهو أمر بالغ الأهمية للشاشات متعددة الأرقام حيث يكون الإضاءة غير المتساوية مشتتة بصريًا. بينما لا يتم تفصيل رموز الفئات المحددة في ورقة البيانات هذه، فإن هذه الممارسة تضمن أن جميع المقاطع داخل الشاشة وعبر شاشات متعددة في النظام لها أداء متطابق بشكل وثيق.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية. هذه الرسوم البيانية ضرورية لفهم سلوك الجهاز بما يتجاوز بيانات النقطة الواحدة في الجداول.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. إنه غير خطي، ويظهر جهد عتبة (حوالي 2 فولت لـ AlInGaP الأحمر) أقل منه يتدفق تيار ضئيل جدًا. فوق هذه العتبة، يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد. تتطلب هذه الخاصية استخدام مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت على التوالي مع LED لمنع الانحراف الحراري والتلف.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يختلف ناتج الضوء (بالملي كانديلا أو الميكرو كانديلا) مع تيار القيادة. بشكل عام، تزداد شدة الإضاءة مع التيار، ولكن العلاقة قد لا تكون خطية تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى حيث يمكن أن تنخفض الكفاءة بسبب تأثيرات التسخين.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

على الرغم من عدم رسمه بيانيًا بشكل صريح هنا، فإن تقليل التيار الأمامي المستمر (0.28 ملي أمبير/°C) يشير إلى اعتماد قوي على درجة الحرارة. عادة ما ينخفض الجهد الأمامي لـ LED مع زيادة درجة الحرارة، بينما تنخفض كفاءة الإضاءة أيضًا. الإدارة الحرارية المناسبة في التطبيق أمر حيوي للحفاظ على الأداء والعمر التشغيلي.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تأتي LTS-3861JE في عبوة قياسية ذات 10 أطراف لرقم واحد. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة مثل الارتفاع الإجمالي، والعرض، وحجم نافذة الرقم، وتباعد الأطراف في رسم تفصيلي. التسامحات لهذه الأبعاد هي عادة ±0.25 ملم (0.01 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه المعلومات حاسمة لتصميم بصمة PCB وضمان الملاءمة المناسبة داخل غلاف المنتج النهائي.

5.2 توصيل الأطراف والقطبية

يحتوي الجهاز على تكوين أنود مشترك. هذا يعني أن الأنودات (الأطراف الموجبة) لجميع مقاطع LED متصلة داخليًا بأطراف مشتركة (الطرف 1 والطرف 6). الكاثودات (الأطراف السالبة) لكل مقطع (A, B, C, D, E, F, G, والنقطة العشرية DP) موصلة بأطراف فردية (الأطراف 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10). لإضاءة مقطع ما، يجب توصيل طرف الأنود المشترك (أو الأطراف) بمصدر جهد أعلى من الجهد الأمامي لـ LED، ويجب توصيل طرف الكاثود المقابل بالأرض (أو جهد أقل) من خلال مقاومة محددة للتيار.

5.3 مخطط الدائرة الداخلية

تتضمن ورقة البيانات مخططًا للدائرة الداخلية يؤكد بصريًا بنية الأنود المشترك. يظهر التوصيل المتبادل للأطراف العشرة مع الأنودات والكاثودات للمقاطع السبعة الرئيسية (A-G) والنقطة العشرية (DP). هذا المخطط هو مرجع لا يقدر بثمن لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وفهم التخطيط الكهربائي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تحديد الحد الأقصى المطلق للحام بوضوح: درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة قصوى تبلغ 3 ثوانٍ، مقاسة عند نقطة 1.6 ملم أسفل جسم العبوة. هذا متوافق مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية. من الأهمية بمكان الالتزام بهذه الحدود لمنع تلف رقائق LED الداخلية، أو وصلات الأسلاك، أو مادة العبوة البلاستيكية. التعرض المطول لدرجات الحرارة العالية يمكن أن يسبب اصفرار العدسة، أو التقشير، أو زيادة الجهد الأمامي. ظروف التخزين الموصى بها هي ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -35°C إلى +105°C في بيئة جافة لمنع امتصاص الرطوبة.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا للشاشة ذات الأنود المشترك مثل LTS-3861JE هي التعددية، خاصة عند استخدام أرقام متعددة. يقوم المتحكم الدقيق بتنشيط الأنود المشترك لكل رقم بالتتابع أثناء إخراج نمط المقطع لذلك الرقم على خطوط الكاثود. هذا يقلل بشكل كبير من عدد أطراف الإدخال/الإخراج المطلوبة. يجب أن يحتوي كل خط كاثود على مقاومة محددة للتيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة: R = (V_supply- V_F) / I_F, حيث V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED (مثال: 2.6 فولت) و I_Fهو التيار الأمامي المطلوب (مثال: 10-20 ملي أمبير).

7.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت. توصيل LED مباشرة بمصدر جهد سيسبب تدفق تيار مفرط وفشل فوري.
• تبديد الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض لكل مقطع، في التطبيقات المتعددة ذات تيارات الذروة العالية، تأكد من احترام متوسط الطاقة وتقليل التيار بسبب الحرارة.
• زاوية المشاهدة:زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة ولكن ضع في الاعتبار اتجاه المشاهدة الأساسي أثناء التصميم الميكانيكي لتعظيم التباين وقابلية القراءة.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يمكن أن تكون مصابيح LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). نفذ احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

8. المقارنة التقنية

مقارنة بتقنيات LED الحمراء القديمة مثل زرنيخيد فوسفيد الغاليوم (GaAsP)، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى شاشات أكثر سطوعًا عند نفس التيار، أو سطوع مماثل بقدرة أقل. كما توفر نقاء لوني أفضل (أحمر أكثر تشبعًا) واستقرارًا أفضل مع تغير درجة الحرارة والزمن. مقارنة بشاشات التوهج الجانبي أو المصفوفة النقطية، فإن تنسيق السبعة مقاطع مُحسَّن لعرض الأحرف الرقمية والأبجدية الرقمية المحدودة بأقل تعقيد في المحرك.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو الغرض من طرفي الأنود المشترك (الطرف 1 والطرف 6)؟

ج: هما متصلان داخليًا. وجود طرفين يساعد في توزيع إجمالي تيار الأنود (والذي يمكن أن يكون مجموع التيارات لعدة مقاطع مضيئة) ويحسن الاستقرار الميكانيكي على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

س: هل يمكنني تشغيل هذه الشاشة باستخدام متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت بدون محول مستوى؟

ج: ربما، ولكن يجب عليك التحقق من الجهد الأمامي. مع V_Fنموذجي بقيمة 2.6 فولت، سيكون انخفاض الجهد عبر مقاومة محددة للتيار 0.7 فولت فقط (3.3 فولت - 2.6 فولت). لتيار 10 ملي أمبير، يتطلب هذا مقاومة صغيرة جدًا (70 أوم). التغيرات الصغيرة في V_Fأو جهد التغذية يمكن أن تسبب تغيرات كبيرة في التيار. إمداد 5 فولت أكثر شيوعًا ويوفر هامشًا أفضل للتحكم المستقر في التيار.

س: ماذا يعني "التصنيف حسب شدة الإضاءة" لتصميمي؟

ج: يعني أنه يمكنك طلب أجهزة من نفس فئة الشدة لضمان سطوع موحد عبر جميع الأرقام في منتجك. إذا لم يكن التوحيد بالغ الأهمية، فقد تتلقى شاشات من نطاق أوسع من الفئات.

10. حالة استخدام عملية

الحالة: تصميم عرض لملتيميتر رقمي:يقوم مصمم بإنشاء ملتيميتر رقمي 3.5. سيستخدم أربع شاشات LTS-3861JE (ثلاثة أرقام كاملة وواحد للرقم "النصف"، والذي يظهر عادة المقاطع '1' فقط وربما أخرى). سيقوم المتحكم الدقيق بتعددية الشاشات. يضمن السطوع العالي والتباين العالي قابلية القراءة في ظروف إضاءة مختلفة. يتماشى استهلاك الطاقة المنخفض مع هدف تعظيم عمر البطارية في جهاز محمول. التصنيف حسب شدة الإضاءة أمر بالغ الأهمية هنا لمنع ظهور رقم واحد بسطوع أقل أو أكثر وضوحًا من الآخرين، مما قد يقلل من المظهر الاحترافي وقابلية قراءة الجهاز.

11. مبدأ التشغيل

تعتمد LTS-3861JE على مبدأ الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات p-n. المادة الفعالة هي AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للوصلة، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة حيث تتحد. في أشباه الموصلات ذات الفجوة المباشرة مثل AlInGaP، يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة الفجوة، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر عند حوالي 624-632 نانومتر. يساعد الركيزة غير الشفافة GaAs على عكس الضوء لأعلى، مما يحسن كفاءة استخراج الضوء الإجمالية من أعلى الجهاز.

12. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل تقنية AlInGaP حلاً ناضجًا وعالي الكفاءة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء. تشمل الاتجاهات الحالية في تكنولوجيا العرض لمثل هذه المؤشرات دفعًا مستمرًا لتحقيق كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط) لتمكين أنظمة طاقة أقل. هناك أيضًا تطور مستمر في التغليف للسماح بأحجام أصغر أو خصائص مشاهدة مختلفة. على الرغم من عدم تطبيقه مباشرة على شاشة المقاطع هذه، فإن صناعة LED الأوسع تشهد تكامل الإلكترونيات الدافعة مباشرة مع رقاقة LED (على سبيل المثال، في COB - Chip-on-Board أو عبوات IC-LED المتكاملة)، مما يبسط تصميم النظام. بالنسبة لشاشات السبعة مقاطع، تظل تقنية AlInGaP الأساسية الخيار المهيمن لتطبيقات الأحمر عالية السطوع نظرًا لموثوقيتها وأدائها المثبت.